Der Ringgrabenkollektor: Eine Geothermie-Paket-Lösung von GRATEC
Der Ringgrabenkollektor: Eine Geothermie-Paket-Lösung von GRATEC
Effiziente Erdwärme für Ein- und Mehrfamilienhäuser:
Geothermie, die Nutzung von Erdwärme zur Energiegewinnung, ist eine der effizientesten und umweltfreundlichsten Methoden, um ein Gebäude zu beheizen. Wärmepumpensysteme, die auf Erdwärme setzen, bieten im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas erhebliche Vorteile: Sie sind nicht nur effizienter, sondern auch nahezu CO2-neutral.
Doch während tiefe Bohrungen oft teuer und aufwendig sind, bieten Erdwärmekollektoren eine praktische und wirtschaftlich attraktive Alternative. Besonders hervorzuheben ist hier der Ringgrabenkollektor (RGK).
Was ist ein Ringgrabenkollektor (RGK)?
Ein Ringgrabenkollektor ist ein spezieller Erdwärmekollektor, der aus einem flexiblen PE-Rohr besteht, das schlaufenförmig in einem Graben verlegt wird. Der Graben hat die Form eines Rings, so dass die Solerohre erst das Haus verlassen, dann im optimalen Fall einmal rund um das Grundstück verlaufen und am Ende wieder ins Haus – und dann in die Wärmepumpe – geführt werden.
Die Funktionsweise des RGK
Der Ringgrabenkollektor entzieht dem Erdreich über sein flexibles, 32-40 mm-dickes Rohr thermische Energie. Ein Wasser-Sole-Gemisch fließt durch die in Schlaufen verlegten Rohre und nimmt dabei die gespeicherte Wärme des Bodens auf. Diese Wärme gibt das System an eine Wärmepumpe im Gebäude weiter, die die Temperatur auf das erforderliche Heizniveau bringt. Dadurch wird das Gemisch um bis zu vier Grad Celsius abgekühlt und fließt so zurück in den Graben, wo es erneut Wärme aufnimmt – ein kontinuierlicher und nachhaltiger Prozess.
Damit dieser Prozess den Boden nicht auf Dauer auskühlt, dürfen die Fläche über dem Ringgrabenkollektor nicht überbaut werden – nur so erfolgt die Wiedererwärmung durch Sonneneinstrahlung, Regen und Sommertemperaturen in ausreichendem Maße.
Technisch gesehen ist ein Ringgrabenkollektor ein Flächenkollektor im Graben mit Slinky-Verlegung des Rohrs auf dem Grabenboden und turbulenter Strömung. Das Schlaufen-Design ermöglicht es, eine große Erdfläche zur Wärmeentnahme zu nutzen, was die Effizienz erhöht.
Voraussetzungen, Planung und Verlegung des RGKs
Für den Bau eines RGK ist ausreichend Platz auf dem Grundstück notwendig. Der Graben sollte idealerweise rund um das Grundstück verlaufen, mit einem Abstand von mindestens einem Meter zur Grundstücksgrenze. Der Graben ist etwa 1 bis 2 Meter breit und zwischen 1,5 und 2 Metern tief.
Ist auf dem Grundstück nicht genug Platz für die Grabenbreite vorhanden, kann der RGK auch senkrecht verlegt werden, so dass die Grabenbreite nur 50 cm beträgt.
Wichtige Planungskriterien:
- Größe des Grundstücks: Der RGK eignet sich besonders für Grundstücke mit ausreichend freier Fläche.
- Die Zugänglichkeit zum Gartengrundstück für einen kleinen Bagger muss gewährleistet sein.
- Bauweise: Der Graben kann im Zuge von Neubauten besonders einfach direkt vor den Bauarbeiten für das Fundament angelegt werden. Grundsätzlich ist auf ausreichenden Abstand zum Haus zu achten, auch bei Bestandsgebäuden.
- Bodenbeschaffenheit: Die Leistung des RGK hängt stark von der Bodenart ab. Sehr gut eignet sich feuchter Lehmschluff, da dieser eine hohe Wasserspeicherkapazität aufweist. Auch feuchter sandiger Ton liefert mit einer Entzugsleistung von bis zu 37 W/m² mit die besten Ergebnisse. Generell muss die Bodenbeschaffenheit bei der Auslegung des RGKs berücksichtigt werden, ebenso, wie die klimatischen Bedingungen und die Norm-Außentemperatur.
Die erforderliche Grabendimension hängt von der benötigten Leistung und der Bodenbeschaffenheit ab. Es können mehrere Wärmetauscher-Leitungen im Graben verlegt werden: ein bis vier Wärmetauscherkreise mit bis zu 300 Metern Länge sind geläufig.
Die Rohre werden idealerweise bereits zuvor zu grabenbreiten Schlaufen zusammengefasst und fixiert und dann in dieser Form vorsichtig in den Graben hinabgelassen. Ein Sandbett ist nicht erforderlich.
Die Schlaufen werden anschließend zunächst vorsichtig mit Erdreich bedeckt und eingeschlämmt und – nachdem die Schicht etwas 50 cm dick ist – verdichtet. Anschließend wird der Graben verfüllt.
|
Bodenart |
Sand |
Lehm |
Schluff |
Sandiger Ton |
|
Wassergehalt in % Volumenanteil |
<10 |
25-31 |
35-40 |
35-40 |
|
Wärmeleitfähigkeit in W/(m·K) |
1,2 |
1,5 |
1,5 |
1,8 |
|
Entzugsleistung in W/m² |
25 |
32 |
33 |
37 |
Maximalwerte der flächenspezifischen Entzugsleistung für horizontale Erdwärmekollektoren
mit PE-Rohr 32mm x 3mm
Entzugsleistung des RGKs
Die Entzugsleistung des RGK hängt von der Bodenart und der Grabenlänge ab. Grob lässt sich sagen, dass pro 10 Meter Grabenlänge eine Heizleistung von etwa 1 kW erzielt werden kann. Für ein typisches Einfamilienhaus kann eine Grabenlänge von 40 bis 80 Metern ausreichend sein, um eine Heizleistung von 6 bis 16 kW zu gewährleisten. Bei Grundstücken mit durchschnittlicher Bodenbeschaffenheit und einem Umfang von etwa achtzig Metern kann er ausreichend Energie bereitstellen, um eine Gebäudeheizlast von 8 kW zu decken, was etwa der eines durchschnittlichen Einfamilienhauses entspricht.
Vorteile des Ringgrabenkollektors
Kosteneffizienz
Die Installation eines RGK ist deutlich günstiger als die Bohrung.
Energieeffizienz
Die JAZ ist ein Maß für die Effizienz der Wärmepumpe und liegt bei Grabenkollektoren mit Wärmemengenzähler im Durchschnitt bei 5 (!)
Quelle: https://www.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/, Grabenkollektoren mit WMZ, Zugriff am 21.08.2024.
Nachhaltigkeit
Das bedeutet, dass das System im Durchschnitt aus einer Kilowattstunde Strom 5 Kilowattstunden Wärme erzeugt Nachhaltigkeit: Der RGK nutzt die Erde als erneuerbare Energiequelle und trägt so aktiv zum Klimaschutz bei.
Flexibilität
Der RGK eignet sich sowohl für Neubauten als auch für Bestandsgebäude.
Genehmigungsfreiheit
Der Bau eines RGK erfordert keine aufwendigen Genehmigungen, lediglich eine Anzeige bei der Wasserbehörde.
Das Komplettpaket von GRATEC: Alles aus einer Hand
GRATEC bietet eine umfassende Paketlösung für den Einbau eines Ringgrabenkollektors an. Von der Planung über die Lieferung der Materialien bis hin zur Vermittlung von Fachkräften – alles kommt aus einer Hand. Das Komplettpaket umfasst alle notwendigen Materialien, von den Kollektorrohren über das Sole-Wassergemisch bis hin zu den Anschlusskomponenten. Durch die Zusammenarbeit mit dem Planungsbüro goodmen energy GmbH wird eine optimale Dimensionierung und Auslegung des RGK sichergestellt, die auf die spezifischen klimatischen und geologischen Bedingungen abgestimmt ist.
Das Komplettpaket auf einen Blick:
- Materiallieferung: Alle benötigten Komponenten, inklusive des PE-Rohrs, Schutzrohrs und Sole-Wassergemischs, werden von GRATEC bereitgestellt.
- Planung und Dimensionierung: Die Planung erfolgt durch das erfahrene Planungsbüro goodmen energy GmbH, das die klimatischen und geologischen Bedingungen des Grundstücks berücksichtigt.
- Vermittlung von Fachkräften: GRATEC hilft bei der Vermittlung von Garten- und Landschaftsbauern oder Tiefbauern vor Ort (falls Kontakte vorhanden), um die Grabearbeiten durchzuführen.
Fazit: Eine effiziente und wirtschaftliche Lösung für 1-4 Familienhäuser mit großem Grundstück
Der Ringgrabenkollektor ist eine einfache, kostengünstige und umweltfreundliche Lösung für die Nutzung von Erdwärme. Mit einem RGK können Haushalte eine nachhaltige und weitgehend CO2-neutrale Wärmeversorgung realisieren. Besonders durch die Paketlösung von GRATEC wird der Einbau und Betrieb eines RGK so einfach wie noch nie.
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